不同热解温度生物炭对 Cd(Ⅱ)的吸附特性
更新时间：2015-02-09 13:28
来源：环境科学
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摘要
以花生壳和中药渣为原料，分别于300、350、400、500、600℃下慢速热解制备生物炭，并表征其物理化学性质.研究不同pH、吸附时间和Cd（Ⅱ）浓度下生物炭对Cd（Ⅱ）的吸附特征.结果表明，随着热解温度的升高，生物炭的碳化程度增加，比表面积增大，含氧官能团数量减少，π共轭芳香结构更加完备，Ca和Mg等无机元素不断富集，矿物溶解性降低，导致了Cd（Ⅱ）在不同热解温度生物炭上吸附能力及机制的差异.随溶液pH的升高（2.0~6.0），生物炭对Cd（Ⅱ）的吸附量逐渐增加.吸附过程可分为快吸附和慢吸附两个阶段，吸附速度受膜扩散、颗粒内扩散和沉淀作用、离子交换等过程的控制.随热解温度的升高，快吸附在生物炭对Cd（Ⅱ）的吸附中所占比例逐渐降低.高温生物炭（≥500℃）中含氧官能团的锐减及难溶晶体矿物的形成降低了其对Cd（Ⅱ）的快吸附速率.沉淀和离子交换可能是低温生物炭（≤400℃）吸附Cd（Ⅱ）的主要机制；高温生物炭（≥500℃）中更完备的π共轭芳香结构增加了Cd-π作用对吸附的贡献，而难溶磷酸盐和碳酸盐的形成则降低了沉淀作用对吸附的贡献.这些研究结果为筛选对Cd（Ⅱ）具有高效去除或固持能力的功能生物炭（designerbiochar）提供了重要的理论数据.
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